JP2013217256A - 流体ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキ特性の変動抑制。
【解決手段】シール構造１６０は、ブレーキ回転体１３０の回転方向に辿った場合に筐体内部側から外部側へ向かって遠ざかる雄螺子状の磁性螺子部１８２と、流体室１１４に連通するギャップ１９１を磁性螺子部１８２との間に形成し、ギャップ１９１を通じて磁性螺子部１８２に磁束を案内する磁束ガイド部１７４と、ブレーキ回転体１３０との間をシールする液体シール部１７６と、磁束ガイド部１７４より筐体外部側且つ液体シール部１７６より筐体内部側にて、シールギャップ１９１に連通するギャップ１９２，１９３を磁性螺子部１８２との間に形成する磁束ガイド部１７５及び仕切部１６４を有し、ギャップ１９２，１９３の幅Ｇｍは、流体室１１４に封入の磁気粘性流体１４０のうちギャップ１９２，１９３を流通する非磁性液のレイノルズ数を臨界レイノルズ数未満に抑える幅とされる。
【選択図】図５

Description

本発明は、流体ブレーキ装置に関し、特にバルブタイミング調整装置に好適な流体ブレーキ装置に関する。

従来、筐体内部の流体室に封入されてブレーキ回転体と接触する磁気粘性流体に磁束を通過させることで、磁気粘性流体の粘度を可変制御する流体ブレーキ装置が、知られている。この種の流体ブレーキ装置は、比較的小電力にてブレーキ回転体にブレーキトルクを与え得るので、例えば内燃機関においてバルブタイミングを決めるクランク軸及びカム軸間の相対位相（以下、「機関位相」という）を、当該ブレーキトルクに応じて調整するバルブタイミング調整装置等に、好適である（特許文献１，２参照）。

さて、特許文献２に開示される流体ブレーキ装置では、筐体を内外に貫通するブレーキ回転体と当該筐体との間が、シール構造によりシールされている。具体的に、特許文献２のシール構造は、ブレーキ回転体において外周側へ突出する雄螺子状の磁性螺子部と、筐体においてブレーキ回転体の外周側を囲む磁束ガイド部との間に、シールギャップを形成している。ここで、流体室と連通するシールギャップを通じて、磁束が磁束ガイド部と磁性螺子部との間を案内されるので、流体室からシールギャップに磁気吸引される磁気粘性流体が粘度上昇することで、シール膜が形成される。かかるシール膜によれば、磁気粘性流体の筐体外部側への漏出を流体自身により規制する自己シール機能を、発揮し得る。

また、特許文献２のシール構造では、ブレーキ回転体の回転方向に辿った場合に軸方向の筐体内部側から筐体外部側へ向かって遠ざかる雄螺子状に、磁性螺子部が設けられることで、筐体内部側へ向かうモーメントが磁気粘性流体に与えられる。これは、圧縮と膨張との繰り返しにより磁気粘性流体を汲み上げるハイドロダイナミック効果に、粘度上昇に応じた粘性効果が相俟った、ビスコシール機能（螺子型回転ラビリンスシール機能）の発揮による。かかるビスコシール機能によれば、非磁性液に磁性粒子が分散されてなる磁気粘性流体中、磁気吸引によりシールギャップに捕捉される磁性粒子から分離して筐体外部側に流出することになった非磁性液であっても、筐体内部側へ押し戻し得る。

以上、自己シール機能及びビスコシール機能を発揮する特許文献２のシール構造では、磁気粘性流体の漏出に起因したブレーキ特性の変動について、抑制可能となるのである。

特開２０１０−１２１６１４号公報 特開２０１１−２５６８３８号公報

しかし、特許文献２のシール構造では、ブレーキ回転体の回転中には、ビスコシール機能により磁気粘性流体中の非磁性液を筐体内部側に押し戻せるが、ブレーキ回転体の停止中には、当該ビスコシール機能のうちハイドロダイナミック効果を発揮できない。そのため、ブレーキ回転体の停止中にシールギャップの磁気粘性流体中から非磁性液が分離すると、分離した非磁性液が筐体外部側へ漏出してブレーキ特性の変動を招くおそれがあった。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ブレーキ特性の変動を抑制する流体ブレーキ装置を、提供することにある。

本発明は、流体室（１１４）を内部に形成する筐体（１１０）と、非磁性液に磁性粒子が分散されてなり、流体室に封入されて通過磁束に応じて粘度が変化する磁気粘性流体（１４０）と、流体室の磁気粘性流体に磁束を通過させることにより、磁気粘性流体の粘度を可変制御する粘度制御手段（１５０，２００）と、軸方向において筐体を内外に貫通して一定方向に回転し、流体室において磁気粘性流体と接触することにより、磁気粘性流体の粘度に応じたブレーキトルクが入力されるブレーキ回転体（１３０）と、筐体及びブレーキ回転体の間をシールするシール構造（１６０，２１６０，３１６０，４１６０）とを、備える流体ブレーキ装置であって、シール構造は、ブレーキ回転体に設けられ、ブレーキ回転体の回転方向に辿った場合に軸方向の筐体内部側から筐体外部側へ向かって遠ざかる雄螺子状に、外周側に突出する磁性螺子部（１８２）と、ブレーキ回転体の外周側を囲む姿勢で筐体に設けられ、流体室に連通するシールギャップ（１９１，１９２）を径方向において磁性螺子部との間に形成し、シールギャップを通じて磁性螺子部に磁束を案内する磁束ガイド部（１７４，１７５）と、ブレーキ回転体に外周側から接触する姿勢で筐体に設けられ、ブレーキ回転体との間を液密にシールする液体シール部（１７６，３１７６，４１７６）と、磁束ガイド部よりも軸方向の筐体外部側且つ液体シール部よりも軸方向の筐体内部側において、磁性螺子部の外周側を囲む姿勢で筐体に設けられ、シールギャップに連通する貯留ギャップ（１９２，１９３，２１９４）を径方向において磁性螺子部との間に形成する絞り部（１７５，１６４，２１７８）とを、有し、貯留ギャップの径方向幅は、貯留ギャップを流通する非磁性液のレイノルズ数を臨界レイノルズ数未満に抑える幅に、設定されることを特徴とする。

このような特徴の本発明では、ブレーキ回転体のうち磁性螺子部の外周側を囲む姿勢で筐体に設けられる絞り部と、当該磁性螺子部との間には、シールギャップに連通する貯留ギャップが径方向において形成される。ここで絞り部は、磁束ガイド部よりも軸方向の筐体外部側に設けられるので、当該磁束ガイド部と磁性螺子部との間にて磁束が通過するシールギャップの磁気粘性流体中からは、ブレーキ回転体の停止中に非磁性液が分離して筐体外部側の貯留ギャップに流出する事態が想定され得る。

しかし、こうした想定事態を受けて本発明の絞り部は、ブレーキ回転体に外周側から接触して液密のシール機能を発揮する液体シール部よりも、軸方向の筐体内部側に設けられる。これにより貯留ギャップには、液体シール部により筐体外部側への漏出を規制された非磁性液が、貯留されることになる。故に、かかる貯留後に停止中のブレーキ回転体が回転するときには、回転方向に辿った場合に軸方向の筐体内部側から筐体外部側へ向かって遠ざかる雄螺子状の磁性螺子部によって、ビスコシール機能が貯留ギャップの非磁性液に対して発揮され得る。しかも、このとき貯留ギャップを流通する非磁性液のレイノルズ数は、当該貯留ギャップの径方向幅設定により臨界レイノルズ数未満に抑えられることから、筐体外部側への非磁性液の漏出を招くような乱流が生じ難い。故に非磁性液は、層流状態にて貯留ギャップから筐体内部側へ押し戻され得る。したがって、以上の如き本発明によれば、磁気粘性流体中の非磁性液が筐体外部側へと漏出することに起因したブレーキ特性の変動を、抑制可能となる。

また、本発明のさらなる特徴として、シールギャップの径方向幅は、シールギャップを流通する非磁性液のレイノルズ数を臨界レイノルズ数未満に抑える幅に、設定される。こうした特徴によると、シールギャップを流通する非磁性液のレイノルズ数も、当該シールギャップの径方向幅設定により臨界レイノルズ数未満に抑えられることから、貯留ギャップからシールギャップに押し戻された非磁性液の乱流についても、生じ難くなる。これによれば、非磁性液が筐体外部側へ漏出することに起因したブレーキ特性の変動を抑制する効果が、向上する。

第一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す図であって、図２のI−I線断面図である。 図１のII−II線断面図である。 図１のIII−III線断面図である。 図１の磁気粘性流体の特性について説明するための特性図である。 図１のブレーキ装置の要部を拡大して示す断面図である。 図５のVI−VI線断面図である。 図５のシール構造の特性を説明するための特性図である。 第二実施形態によるブレーキ装置の要部を拡大して示す断面図である。 第三実施形態によるブレーキ装置の要部を拡大して示す断面図である。 第四実施形態によるブレーキ装置の要部を拡大して示す断面図である。 図６の変形例を示す断面図である。 図６の変形例を示す断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態による流体ブレーキ装置１００を備えたバルブタイミング調整装置１を、示している。車両に搭載されるバルブタイミング調整装置１は、内燃機関のクランク軸（図示しない）からカム軸２へ機関トルクを伝達する伝達系に、設けられている。ここでカム軸２は、内燃機関の「動弁」のうち吸気弁（図示しない）を機関トルクの伝達により開閉するものであり、バルブタイミング調整装置１は、当該吸気弁のバルブタイミングを調整する。

図１〜３に示すようにバルブタイミング調整装置１は、流体ブレーキ装置１００に加えて、制御回路２００及び位相調整機構３００等を組み合わせてなり、クランク軸に対するカム軸２の相対位相である機関位相を調整することで、所望のバルブタイミングを実現する。

（流体ブレーキ装置）
図１に示す電動式の流体ブレーキ装置１００は、筐体１１０、ブレーキ回転体１３０、磁気粘性流体１４０、コイル１５０及びシール構造１６０を備えている。

全体として中空形状の筐体１１０は、固定部材１１１及びカバー部材１１２を有している。磁性材により段付円筒状に形成される固定部材１１１は、内燃機関のチェーンケース等の固定節（図示しない）に固定される。磁性材により円形皿状に形成されるカバー部材１１２は、軸方向に固定部材１１１を挟んで位相調整機構３００とは反対側に、配置されている。固定部材１１１に液密に嵌入固定されるカバー部材１１２は、固定部材１１１との間に挟む空間を、筐体１１０内部の流体室１１４として形成している。

ブレーキ回転体１３０は、ブレーキ軸１３１及びブレーキロータ１３２を有している。磁性材により形成される円柱状のブレーキ軸１３１は、筐体１１０の各構成要素１１１，１１２と同軸上に配置されている。ブレーキ軸１３１は、筐体１１０のうち位相調整機構３００側の固定部材１１１を軸方向において内外に貫通することで、筐体１１０外部の位相調整機構３００と連繋している。ブレーキ軸１３１の軸方向中間部は、筐体１１０のうち固定部材１１１に設けられた軸受１１６により、回転可能に支持されている。これらの構成によりブレーキ回転体１３０は、内燃機関の運転中にクランク軸から出力される機関トルクが位相調整機構３００から伝達されることで、一定方向（図２，３の反時計方向）に回転する。

図１に示すように、磁性材により円環板状に形成されるブレーキロータ１３２は、ブレーキ軸１３１のうち位相調整機構３００とは反対側の軸方向端部から外周側へ突出することで、筐体１１０内部の流体室１１４に収容されている。かかる収容形態によりブレーキロータ１３２は、流体室１１４の一部を構成する円環形の磁気ギャップ１１４ａ，１１４ｂを、それぞれ筐体１１０の構成要素１１１，１１２との間に形成している。

こうした磁気ギャップ１１４ａ，１１４ｂを含んでなる流体室１１４には、磁気粘性流体１４０が予め封入されている。機能性流体の一種である磁気粘性流体１４０は、非磁性液に粉状の磁性粒子を懸濁状に分散させてなる。磁気粘性流体１４０中の非磁性液は、例えば内燃機関の潤滑オイルと同種のオイル等を主成分とする液状の非磁性材である。一方、磁気粘性流体１４０中の磁性粒子は、例えばカルボニル鉄等といった粉状の磁性材である。こうした成分構成の磁気粘性流体１４０は、通過する磁束の密度に追従して見かけ上の粘度が図４の如く上昇変化することで、当該粘度に比例して降伏応力が増大する特性を、有している。

図１に示すようにコイル１５０は、樹脂ボビン１５１に金属線材を巻回してなり、ブレーキロータ１３２の外周側に同軸上に配置されている。コイル１５０は、固定部材１１１及びカバー部材１１２に挟まれた状態で、筐体１１０に保持されている。かかる保持形態のコイル１５０が通電されると、固定部材１１１から磁気ギャップ１１４ａ、ブレーキロータ１３２、磁気ギャップ１１４ｂ及びカバー部材１１２を順次通過する磁束が、発生する。したがって、ブレーキ回転体１３０の回転中には、コイル１５０の発生磁束が各磁気ギャップ１１４ａ，１１４ｂの磁気粘性流体１４０を通過することで、回転方向と逆方向（図２，３の時計方向）のブレーキトルクが、当該流体１４０の粘度に応じた大きさにてブレーキロータ１３２に入力される。

図１に示すようにシール構造１６０は、筐体１１０において軸方向の流体室１１４及び軸受１１６間に設けられている。シール構造１６０は、筐体１１０のうち固定部材１１１と、ブレーキ回転体１３０のうちブレーキ軸１３１との間をシールすることで、磁気粘性流体１４０が筐体１１０の外部へ漏出するのを規制する。

（制御回路）
図１に示す制御回路２００は、マイクロコンピュータを主体に構成され、流体ブレーキ装置１００の外部に配置されている。制御回路２００は、流体ブレーキ装置１００のコイル１５０と電気接続されている。内燃機関の運転中において制御回路２００は、コイル１５０への通電電流を制御することで、磁気粘性流体１４０の粘度を可変制御する。かかる可変制御の結果、ブレーキ回転体１３０へ入力されるブレーキトルクは、コイル１５０への通電電流に追従して増減することになる。以上、制御回路２００及びコイル１５０が共同して「粘度制御手段」を構成している。

（位相調整機構）
図１〜３に示すように位相調整機構３００は、駆動回転体１０、従動回転体２０、アシスト部材３０、遊星キャリア４０及び遊星歯車５０を備えている。

図１，２に示すように駆動回転体１０は、金属により円筒状に形成されている。駆動回転体１０の周壁部は、歯底円よりも小径の歯先円を有する駆動側内歯車部１４と、外周側へ突出する複数のスプロケット歯１６とを、形成している。駆動回転体１０は、スプロケット歯１６とクランク軸の歯との間にてタイミングチェーン（図示なし）を掛け渡されることで、クランク軸と連繋する。かかる連繋形態により内燃機関の運転中は、クランク軸から出力される機関トルクが伝達されることで、駆動回転体１０がクランク軸と連動して一定方向（図２，３の反時計方向）に回転する。

図１，３に示すように従動回転体２０は、金属により有底円筒状に形成され、駆動回転体１０の内周側に同軸上に配置されている。従動回転体２０の周壁部は、歯底円よりも小径の歯先円を有する従動側内歯車部２２を、形成している。従動回転体２０の底壁部は、カム軸２と同軸上に連繋している。かかる連繋形態により内燃機関運転中の従動回転体２０は、カム軸２と連動して一定方向（図２，３の反時計方向）に回転しつつ、駆動回転体１０に対して相対回転可能となっている。

図１に示すように、金属製のねじりコイルばねからなるアシスト部材３０は、駆動回転体１０の内周側に同軸上に配置されている。アシスト部材３０は、回転体１０，２０にそれぞれ係止される両端部３１，３２の間にてねじれ変形することで、駆動回転体１０に対する遅角側へと従動回転体２０を付勢する。

図１〜３に示すように遊星キャリア４０は、金属により円筒状に形成され、継手４３を介してブレーキ軸１３１と同軸上に連繋している。かかる連繋形態により内燃機関運転中の遊星キャリア４０は、ブレーキ回転体１３０と一体に一定方向（図２，３の反時計方向）へと回転しつつ、駆動回転体１０に対して相対回転可能となっている。遊星キャリア４０の周壁部は、円筒面状の軸受部４６を形成している。回転体１０，２０及びブレーキ軸１３１に対して偏心配置される軸受部４６は、遊星ベアリング４８を介して遊星歯車５０の中心孔５１に同軸上に嵌入されている。かかる嵌入形態により遊星歯車５０は、軸受部４６により軸受されることで、遊星運動可能となっている。

遊星歯車５０は、金属により段付円筒状に形成されている。遊星歯車５０の周壁部は、歯底円よりも大径の歯先円を有する外歯車部５２，５４を、形成している。駆動側外歯車部５２は、駆動側内歯車部１４の径方向内周側に配置され、当該内歯車部１４と噛合している。従動側外歯車部５４は、従動側内歯車部２２の径方向内周側に配置され、当該内歯車部２２と噛合している。

以上の構成により位相調整機構３００は、ブレーキ回転体１３０へ入力されるブレーキトルクと、当該ブレーキトルクとは逆方向へブレーキ回転体１３０に作用するアシスト部材３０のアシストトルクに応じて、機関位相を調整する。具体的には、ブレーキトルクの保持等によりブレーキ回転体１３０が駆動回転体１０と同速の回転を実現するときには、遊星キャリア４０が当該回転体１０に対して相対回転しない。その結果、遊星歯車５０が遊星運動せずに回転体１０，２０と連れ回りするので、機関位相が保持される。一方、ブレーキトルクの増大等により、ブレーキ回転体１３０がアシストトルクに抗して駆動回転体１０よりも低速の回転を実現するときには、遊星キャリア４０が当該回転体１０に対する遅角側へ相対回転する。その結果、遊星歯車５０が遊星運動して従動回転体２０が駆動回転体１０に対する進角側へ相対回転するので、機関位相が進角する。また一方、ブレーキトルクの減少等により、ブレーキ回転体１３０がアシストトルクを受けて駆動回転体１０よりも高速の回転を実現するときには、遊星キャリア４０が当該回転体１０に対する進角側へ相対回転する。その結果、遊星歯車５０が遊星運動して従動回転体２０が駆動回転体１０に対する遅角側へ相対回転するので、機関位相が遅角するのである。

（シール構造）
以下、シール構造１６０の詳細を、説明する。尚、以下の説明では、筐体１１０の内部を単に「筐体内部」と表記し、筐体１１０の外部を単に「筐体外部」と表記する。また、ブレーキ回転体１３０の軸方向、径方向及び回転方向を、それぞれ単に「軸方向」、「径方向」及び「回転方向」と表記する。

図１，５に示すようにシール構造１６０は、筐体１１０のうち固定部材１１１に設けられる一対の磁気シールド１６１，１６２及び磁気シールスリーブ１７０と、ブレーキ回転体１３０のうちブレーキ軸１３１に設けられる磁気シール軸１８０とから、構成されている。

図５に示すように第一磁気シールド１６１は、例えばオーステナイト系ステンレス鋼等の非磁性材により、円筒状に形成されている。第一磁気シールド１６１は、固定部材１１１の内周部に同軸上に嵌合固定されることで、磁気シール軸１８０の外周側を回転方向に沿って囲んでいる。第一磁気シールド１６１は、仕切部１６４、スリーブ固定部１６５及びシール固定部１６６を有している。仕切部１６４は、第一磁気シールド１６１の軸方向中間部に設けられ、内周側へ突出する円環板状を呈している。スリーブ固定部１６５は、軸方向において仕切部１６４よりも筐体内部側に設けられ、当該仕切部１６４を底壁とする有底円筒孔状を呈している。シール固定部１６６は、軸方向において仕切部１６４よりも筐体外部側に設けられ、当該仕切部１６４を底壁とする有底円筒孔状を呈している。

第二磁気シールド１６２は、例えばオーステナイト系ステンレス鋼等の非磁性材により、円環板状に形成されている。第二磁気シールド１６２は、固定部材１１１の内周部に同軸上に嵌合固定されることで、磁気シール軸１８０の外周側を回転方向に沿って囲んでいる。本実施形態の第二磁気シールド１６２は、スリーブ固定部１６５とは軸方向の筐体内部側に隣接し且つ仕切部１６４からは軸方向の筐体内部側に離間する姿勢に、配置されている。

磁気シールスリーブ１７０は、永久磁石部１７２、一対の磁束ガイド部１７４，１７５及び液体シール部１７６を有している。

永久磁石部１７２は、例えばフェライト磁石等により、円筒状に形成されている。永久磁石部１７２は、スリーブ固定部１６５に同軸上に嵌合固定されることで、磁気シール軸１８０の外周側を回転方向に沿って囲んでいる。永久磁石部１７２は、軸方向の両端部にそれぞれ相反極性の磁極Ｎ，Ｓを形成しており、図５に模式的に示す如く磁束Ｍを、それら磁極Ｎ，Ｓ間に定常的に発生させる。

図５に示す各磁束ガイド部１７４，１７５は、例えば炭素鋼等の磁性材により、円環板状に形成されている。各磁束ガイド部１７４，１７５は、スリーブ固定部１６５に同軸上に嵌合固定されることで、磁気シール軸１８０の外周側を回転方向に沿って囲んでいる（磁束ガイド部１７５については、図６も参照）。第一磁束ガイド部１７４に対して第二磁束ガイド部１７５が軸方向の筐体外部側に離間して配置されることで、軸方向においては、それら磁束ガイド部１７４，１７５の間に永久磁石部１７２が挟持されている。本実施形態では、第一磁束ガイド部１７４が第二磁気シールド１６２に対して軸方向の筐体外部側に隣接している一方、第二磁束ガイド部１７５が仕切部１６４に対して軸方向の筐体内部側に隣接している。また、本実施形態の各磁束ガイド部１７４，１７５は、相互間の永久磁石部１７２よりも内周側へ突出している。

液体シール部１７６は、例えば合成ゴム等よりなるシールリップ１７７を主体としたオイルシールである。液体シール部１７６は、シール固定部１６６に同軸上に嵌合固定されることで、軸方向の磁束ガイド部１７４，１７５よりも筐体外部側において磁気シール軸１８０の外周側を回転方向に沿って囲んでいる。本実施形態の液体シール部１７６は、仕切部１６４に対して軸方向の筐体外部側に隣接し且つ軸受１１６に対して軸方向の筐体内部側に隣接する姿勢に、配置されている。こうした液体シール部１７６のシールリップ１７７は、磁気シール軸１８０のうち円筒面状の接触部１８１に対して外周側から摺動可能に接触することで、当該軸１８０との間を液密にシールしている。

磁気シール軸１８０は、上述の接触部１８１に加えて、当該接触部１８１よりも軸方向の筐体内部側に磁性螺子部１８２を有している。

磁性螺子部１８２は、ブレーキ軸１３１の一部として、例えばクロムモリブデン鋼等の磁性材により、形成されている。磁性螺子部１８２は、第二磁気シールド１６２の内周側から仕切部１６４の内周側に到る軸方向範囲Ｓに配置されることで、当該範囲Ｓの外周側の要素１６２，１７４，１７２，１７５，１６４により同軸上に囲まれている。図５，６に示すように磁性螺子部１８２は、回転方向（図５，６では、白抜矢印の方向）に辿った場合に筐体内部側から筐体外部側へ向かって遠ざかる雄螺子状に、外周側へ突出している。磁性螺子部１８２において軸方向に沿った山及び谷の断面形状は、本実施形態では矩形状であるが、それ以外の例えば三角形状等であってもよい。また、本実施形態の磁性螺子部１８２は、軸方向範囲Ｓの全域にて山頂外径（即ち、磁性螺子部１８２の直径）が実質一定の平行螺子状となるように、例えばブレーキ軸１３１に対する切削加工によって形成されている。

こうした磁性螺子部１８２の山頂外径は、軸方向範囲Ｓの外周側要素１６２，１７４，１７２，１７５，１６４の内径のいずれよりも、小さく設定されている。ここで、軸方向範囲Ｓの外周側要素１６２，１７４，１７２，１７５，１６４のうち、第二磁気シールド１６２及び永久磁石部１７２を除くものの内径は互いに実質同一に設定され、当該設定内径よりも大きくなるように第二磁気シールド１６２及び永久磁石部１７２の内径が設定されている。これらの設定により磁性螺子部１８２は、第一磁束ガイド部１７４との間に第一シールギャップ１９１を、また第二磁束ガイド部１７５との間に第二シールギャップ１９２を、さらに仕切部１６４との間にシールドギャップ１９３を、それぞれ径方向において形成している。そして特に本実施形態では、第一シールギャップ１９１が永久磁石部１７２の内周側を介して第二シールギャップ１９２と軸方向に連通し、さらに第二シールギャップ１９２がシールドギャップ１９３と直接的に軸方向に連通している。

このように形成される各ギャップ１９１，１９２，１９３は、それぞれ外周側の要素１７４，１７５，１６４と磁性螺子部１８２の山頂との間にて、最小の径方向幅（半径隙間サイズ）Ｇｍとなる。ここで各ギャップ１９１，１９２，１９３の最小径方向幅Ｇｍは、各ギャップ１９１，１９２，１９３を磁気粘性流体１４０中の非磁性液が流通するときに例えば図７の如く当該非磁性液のレイノルズ数Ｒｅを臨界レイノルズ数Ｒｃｒ未満に抑えるように、実質同一幅に予設定されている。

具体的には、例えば断面矩形の磁性螺子部１８２に関して山幅をＡｒ、谷幅をＡｇ、谷底に対する山頂高さをＨと定義したとき、最小径方向幅Ｇｍは、各ギャップ１９１，１９２，１９３の平均の径方向幅Ｇａｖとの間に下記数式１の関係を満たす。また、各ギャップ１９１，１９２，１９３を流通する非磁性液に関して流速をＦ、使用環境下での最低粘度をνと定義したとき、当該非磁性液のレイノルズ数Ｒｅは、各ギャップ１９１，１９２，１９３の平均径方向幅Ｇａｖとの間に下記数式２の関係を満たす。さらに、磁性螺子部１８２の山頂外径をＤと定義したとき、各ギャップ１９１，１９２，１９３において非磁性液の流れが図７の如く層流から乱流へ遷移するときのレイノルズ数Ｒｅである臨界レイノルズ数Ｒｃｒは、平均径方向幅Ｇａｖとの間に下記数式３の関係を満たす。

上記数式１，２，３が成立する本実施形態において、流速Ｆを決める磁性螺子部１８２の回転速度に図７の如く比例するレイノルズ数Ｒｅは、最小径方向幅Ｇｍの予設定により下記数式４の関係を、当該回転速度の可変範囲全域にて満たすのである。尚、磁性螺子部１８２の回転速度について本実施形態では、当該磁性螺子部１８２を有したブレーキ軸１３１と一体回転するカム軸２の回転速度に実質等しい速度となる。

以上の構成によりシール構造１６０では、図５に示すように、流体室１１４と連通することになる各シールギャップ１９１，１９２を通じて、永久磁石部１７２の発生磁束Ｍが各磁束ガイド部１７４，１７５と磁性螺子部１８２との間を案内される。その結果、流体室１１４から各シールギャップ１９１，１９２に磁気吸引される磁気粘性流体１４０が粘度上昇することで、シール膜が形成される。かかるシール膜によりシール構造１６０では、磁気粘性流体１４０の筐体外部側への漏出を流体自身により規制する自己シール機能が、発揮されることになる。

また、シール構造１６０では、回転方向に辿った場合に筐体内部側から筐体外部側へ向かって遠ざかる雄螺子状の磁性螺子部１８２は、シールギャップ１９１，１９２及びシールドギャップ１９３の各々にて筐体内部側に向かうモーメントを磁気粘性流体１４０に与える。これは、圧縮と膨張との繰り返しにより磁気粘性流体１４０を汲み上げるハイドロダイナミック効果に、粘度上昇に応じた粘性効果が相俟った、ビスコシール機能の発揮による。かかるビスコシール機能を発揮するシール構造１６０では、磁気粘性流体１４０中、磁気吸引により各シールギャップ１９１，１９２に捕捉される磁性粒子から分離して筐体外部側に流出することになった非磁性液であっても、筐体内部側へと押し戻されるのである。

（作用効果）
ここまで説明した第一実施形態の作用効果を、以下に説明する。

第一実施形態では、磁性螺子部１８２の外周側を囲む第二磁束ガイド部１７５と、当該磁性螺子部１８２との間には、第一シールギャップ１９１に連通する第二シールギャップ１９２が径方向において形成されている。ここで、かかる第二磁束ガイド部１７５は、第一磁束ガイド部１７４よりも軸方向の筐体外部側に設けられている。故に、第一磁束ガイド部１７４と磁性螺子部１８２との間にて磁束Ｍが通過する第一シールギャップ１９１の磁気粘性流体１４０中からは、ブレーキ回転体１３０の停止中に非磁性液が分離して筐体外部側の第二シールギャップ１９２に流出する事態が想定され得る。

それと共に第一実施形態では、磁性螺子部１８２の外周側を囲む仕切部１６４と、当該磁性螺子部１８２との間には、第二シールギャップ１９２に連通するシールドギャップ１９３が径方向において形成されている。ここで、かかる仕切部１６４は、第二磁束ガイド部１７５よりも軸方向の筐体外部側に設けられている。故に、第二磁束ガイド部１７５と磁性螺子部１８２との間にて磁束Ｍが通過する第二シールギャップ１９２の磁気粘性流体１４０中からは、ブレーキ回転体１３０の停止中に非磁性液が分離して筐体外部側のシールドギャップ１９３に流出する事態が想定され得る。

こうした想定事態を受けて、第一実施形態の第二磁束ガイド部１７５及び仕切部１６４は、ブレーキ回転体１３０の接触部１８１に外周側から接触して液密のシール機能を発揮する液体シール部１７６よりも、軸方向の筐体内部側に設けられている。これにより、第二磁束ガイド部１７５及び仕切部１６４と磁性螺子部１８２との間に形成される各ギャップ１９２，１９３では、液体シール部１７６により筐体外部側への漏出を規制された非磁性液が、貯留されることになる。故に、かかる貯留後に停止中のブレーキ回転体１３０が回転するときには、回転方向に辿った場合に軸方向の筐体内部側から筐体外部側へ向かって遠ざかる雄螺子状の磁性螺子部１８２によって、ビスコシール機能が各ギャップ１９２，１９３の非磁性液に対して発揮され得る。しかも、このとき各ギャップ１９２，１９３を流通する非磁性液のレイノルズ数Ｒｅは、それら各ギャップ１９２，１９３の最小径方向幅Ｇｍの設定により臨界レイノルズ数Ｒｃｒ未満に抑えられているので、筐体外部側への非磁性液の漏出を招くような乱流が生じ難い。故に非磁性液は、層流状態にて各ギャップ１９２，１９３から筐体内部側に押し戻され得る。したがって、このような第一実施形態によれば、磁気粘性流体１４０中の非磁性液が筐体外部側へと漏出することに起因したブレーキ特性の変動を、抑制可能となる。

また、第一実施形態では、第二シールギャップ１９２の場合と同様に、第一シールギャップ１９１を流通する非磁性液のレイノルズ数Ｒｅについても、当該ギャップ１９１の最小径方向幅Ｇｍの設定により臨界レイノルズ数Ｒｃｒ未満に抑えられている。これによれば、第二シールギャップ１９２から永久磁石部１７２の内周側を通じて第一シールギャップ１９１に押し戻された非磁性液の乱流も、生じ難くなるので、非磁性液の筐体外部側への漏出に起因したブレーキ特性の変動に対して、抑制効果が向上する。尚、シールドギャップ１９３から第二シールギャップ１９２に押し戻された非磁性液の乱流についても、同様の原理により生じ難くなって、ブレーキ特性の変動抑制効果の向上をもたらすことは、言うまでもない。

さらに第一実施形態では、筐体内部側の第一シールギャップ１９１だけでなく、筐体外部側の第二シールギャップ１９２にも磁束Ｍが通過している。故に、第一シールギャップ１９１の磁気粘性流体１４０中から磁性粒子が、非磁性液に巻き込まれる等して筐体外部側の第二シールギャップ１９２に向かって流出したとしても、当該第二シールギャップ１９２での磁気吸引によって補助的に捕捉され得る。これによれば、磁気粘性流体１４０中の磁性粒子が筐体外部側へ漏出することに起因したブレーキ特性の変動についても、抑制可能となる。

そして、このようにしてブレーキ特性の変動を抑制可能な第一実施形態によれば、バルブタイミング調整装置１において当該変動に左右される機関位相の調整精度を、高精度に維持することが可能となる。また、第一実施形態において磁気粘性流体１４０のシール膜を形成する各シールギャップ１９１，１９２では、磁性粒子を巻き込むような非磁性液の筐体外部側への流出が規制されるので、磁性粒子の捕捉に必要な磁束Ｍの通過密度を可及的に小さくし得る。これによれば、シール膜がブレーキ回転体１３０の磁性螺子部１８２に与える摩擦抵抗を低減できるので、耐久性の向上のみならず、当該摩擦抵抗に起因して内燃機関の燃費低下を招くトルクロスの回避についても、可能となるのである。

尚、以上の作用効果の説明からも明らかなように第一実施形態では、「磁束ガイド部」としての第一磁束ガイド部１７４が「シールギャップ」として形成する第一シールギャップ１９１に対し、第二磁束ガイド部１７５及び仕切部１６４の少なくとも一方が「絞り部」を構成することで、第二シールギャップ１９２及びシールドギャップ１９３の少なくとも一方が「貯留ギャップ」として機能する。また、第一実施形態では、「磁束ガイド部」としての第二磁束ガイド部１７５が「シールギャップ」として形成する第二シールギャップ１９２に対し、仕切部１６４が「絞り部」を構成することで、シールドギャップ１９３が「貯留ギャップ」として機能する。

（第二実施形態）
図８に示すように本発明の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態においてシール構造２１６０の磁気シールスリーブ２１７０には、磁束ストッパ部２１７８がさらに追加されている。

磁束ストッパ部２１７８は、例えばオーステナイト系ステンレス鋼等の非磁性材により円筒状に形成されている。磁束ストッパ部２１７８は、永久磁石部１７２の内周部に同軸上に嵌合固定されることで、磁気シール軸１８０のうち磁性螺子部１８２の外周側を回転方向に沿って囲んでいる。本実施形態の磁束ストッパ部２１７８は、第一磁束ガイド部１７４に対しては軸方向の筐体外部側に隣接し且つ第二磁束ガイド部１７５に対しては軸方向の筐体内部側に隣接する姿勢に、配置されている。かかる配置形態により磁束ストッパ部２１７８は、永久磁石部１７２から磁性螺子部１８２への磁束Ｍの短絡を規制している。

磁性螺子部１８２が配置される軸方向範囲Ｓの外周側において磁束ストッパ部２１７８の内径は、当該範囲Ｓの外周側要素１６２，１７４，１７２，１７５，１６４のうち第二磁気シールド１６２及び永久磁石部１７２を除くものの内径と、実質同一に設定されている。かかる設定により、磁束ストッパ部２１７８の内径が磁性螺子部１８２の山頂外径よりも大きくなる本実施形態では、各シールギャップ１９１，１９２と直接的に軸方向に連通するストッパギャップ２１９４が、それら要素２１７８，１８２間にて径方向に形成されている。

このように形成されるストッパギャップ２１９４は、磁束ストッパ部２１７８と磁性螺子部１８２の山頂との間にて、他のギャップ１９１，１９２，１９３と実質同一の最小径方向幅Ｇｍとなる。故に、ストッパギャップ２１９４についても、当該ギャップ２１９４を磁気粘性流体１４０中の非磁性液が流通するときの当該非磁性液のレイノルズ数Ｒｅを臨界レイノルズ数Ｒｃｒ未満に抑えるように、最小径方向幅Ｇｍが予設定されている。即ち、数式１，２，３の成立下、磁性螺子部１８２の回転速度の可変範囲全域にてレイノルズ数Ｒｅが数式４の関係を満たしているのである。

以上の如き第二実施形態では、第一実施形態と同様な作用効果が奏され得る。それと共に第二実施形態では、永久磁石部１７２から磁性螺子部１８２への磁束Ｍの短絡が規制されることで、各シールギャップ１９１，１９２を通過する磁束Ｍの密度が高められるので、それらギャップでは、磁気粘性流体１４０中の磁性粒子が強固に捕捉され得る。

さらに、第二実施形態の第一シールギャップ１９１において磁性粒子が強固に捕捉された磁気粘性流体１４０中から分離した非磁性液は、磁束ストッパ部２１７８と磁性螺子部１８２との間にて第一シールギャップ１９１と連通するストッパギャップ２１９４への流出が、想定され得る。しかし、非磁性液は、ブレーキ回転体１３０の停止中にストッパギャップ２１９４に貯留されることで、ブレーキ回転体１３０の回転時には、層流状態にて第一シールギャップ１９１に押し戻され得る。

こうした第二実施形態によれば、磁気粘性流体１４０中の非磁性液及び磁性粒子が筐体外部側へ漏出することに起因したブレーキ特性の変動に対して、抑制効果が向上するのである。尚、第二実施形態では、「磁束ガイド部」としての第一磁束ガイド部１７４が「シールギャップ」として形成する第一シールギャップ１９１に対し、第二磁束ガイド部１７５及び仕切部１６４の少なくとも一方と磁束ストッパ部２１７８とが「絞り部」を構成することで、第二シールギャップ１９２及びシールドギャップ１９３の少なくとも一方とストッパギャップ２１９４とが「貯留ギャップ」として機能する。

（第三及び第四実施形態）
図９，１０に示すように本発明の第三及び第四実施形態は、それぞれ第一及び第二実施形態の変形例である。第三及び第四実施形態においてシール構造３１６０，４１６０の磁気シールスリーブ３１７０，４１７０は、オイルシールの代わりに、例えば合成ゴム等よりなるＯリングを、液体シール部３１７６，４１７６として有している。かかるＯリング製の液体シール部３１７６，４１７６は、磁気シール軸１８０の接触部１８１に外周側から摺動可能に接触して、当該軸１８０との間を液密にシールしている。したがって、第三及び第四実施形態によっても、それぞれ変形元の第一及び第二実施形態と同様の作用効果が奏され得る。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

具体的に第一〜第四実施形態では、図１１に変形例（同図は第一実施形態の変形例）を示すように、磁性螺子部１８２との間にシールドギャップ１９３を形成する仕切部１６４を、第一磁気シールド１６１に設けなくてもよい。尚、第一及び第三実施形態において仕切部１６４を設けない場合には、「磁束ガイド部」としての第一磁束ガイド部１７４が「シールギャップ」として形成する第一シールギャップ１９１に対し、第二磁束ガイド部１７５が「絞り部」を構成することで、第二シールギャップ１９２が「貯留ギャップ」として機能する。一方、第二及び第四実施形態において仕切部１６４を設けない場合には、「磁束ガイド部」としての第一磁束ガイド部１７４が「シールギャップ」として形成する第一シールギャップ１９１に対し、第二磁束ガイド部１７５と磁束ストッパ部２１７８とが「絞り部」を構成することで、第二シールギャップ１９２とストッパギャップ２１９４とが「貯留ギャップ」として機能する。

また、第一〜第四実施形態では、図１２に変形例（同図は第一実施形態の変形例）を示すように、磁性螺子部１８２との間に第二シールギャップ１９２を形成する第二磁束ガイド部１７５を、磁気シールスリーブ１７０，２１７０，３１７０，４１７０に設けなくてもよい。尚、第一及び第三実施形態において第二磁束ガイド部１７５を設けない場合には、「磁束ガイド部」としての第一磁束ガイド部１７４が「シールギャップ」として形成する第一シールギャップ１９１に対し、仕切部１６４が「絞り部」を構成することで、シールドギャップ１９３が「貯留ギャップ」として機能する。一方、第二及び第四実施形態において第二磁束ガイド部１７５を設けない場合には、「磁束ガイド部」としての第一磁束ガイド部１７４が「シールギャップ」として形成する第一シールギャップ１９１に対し、仕切部１６４と磁束ストッパ部２１７８とが「絞り部」を構成することで、シールドギャップ１９３とストッパギャップ２１９４とが「貯留ギャップ」として機能する。

さらに、第一及び第三実施形態では、各シールギャップ１９１，１９２とシールドギャップ１９３の最小径方向幅Ｇｍを、数式４の成立する範囲で相異なる幅に設定してもよい。あるいは第一及び第三実施形態では、各シールギャップ１９１，１９２の少なくとも一方の最小径方向幅Ｇｍを、数式４の成立・不成立に拘らず適宜の幅に設定してもよい。尚、例えば第二シールギャップ１９２の最小径方向幅Ｇｍを、数式４が不成立となる範囲に設定する場合には、「磁束ガイド部」としての第一磁束ガイド部１７４が「シールギャップ」として形成する第一シールギャップ１９１に対し、仕切部１６４が「絞り部」を構成することで、シールドギャップ１９３が「貯留ギャップ」として機能する。

またさらに、第二及び第四実施形態では、各シールギャップ１９１，１９２とシールドギャップ１９３とストッパギャップ２１９４の最小径方向幅Ｇｍを、数式４の成立する範囲で相異なる幅に設定してもよい。あるいは第二及び第四実施形態では、各シールギャップ１９１，１９２とストッパギャップ２１９４とのうち少なくとも一つの最小径方向幅Ｇｍを、数式４の成立・不成立に拘らず適宜の幅に設定してもよい。尚、例えば第二シールギャップ１９２とストッパギャップ２１９４とのうち少なくとも一方の最小径方向幅Ｇｍを、数式４が不成立となる範囲に設定する場合には、「磁束ガイド部」としての第一磁束ガイド部１７４が「シールギャップ」として形成する第一シールギャップ１９１に対し、少なくとも仕切部１６４が「絞り部」を構成することで、少なくともシールドギャップ１９３が「貯留ギャップ」として機能する。

加えて、第一〜第四実施形態では、軸方向において筐体内部側及び筐体外部側の一方から他方に向かうほど山頂外径が縮小する形状、例えば円錐螺子状等に磁性螺子部１８２を形成してもよい。この場合、各ギャップ１９１，１９２，１９３，２１９４において磁性螺子部１８２の山頂が外周側の要素１７４，１７５，１６４，２１７８との間に形成する部分の最大の径方向幅を、Ｇｍとして設定することになる。

また加えて、第一〜第四実施形態では、第一及び第二磁気シールド１６１，１６２のうち少なくとも一方を、例えば筐体１１０との一体形成等により、磁性材からなる要素として構成してもよい。

さらに加えて、本発明は、「動弁」としての吸気弁のバルブタイミングを調整する装置以外にも、「動弁」としての排気弁のバルブタイミングを調整する装置や、それら吸気弁及び排気弁の双方のバルブタイミングを調整する装置の他、ブレーキトルクを利用する各種の装置に適用することが、可能である。

１ バルブタイミング調整装置、２ カム軸、１００ 流体ブレーキ装置、１１０ 筐体、１１１ 固定部材、１１４ 流体室、１３０ ブレーキ回転体、１３１ ブレーキ軸、１４０ 磁気粘性流体、１５０ コイル、１６０，２１６０，３１６０，４１６０ シール構造、１６１ 第一磁気シールド、１６２ 第二磁気シールド、１６４ 仕切部、１７０，２１７０，３１７０，４１７０ 磁気シールスリーブ、１７２ 永久磁石部、１７４ 第一磁束ガイド部、１７５ 第二磁束ガイド部、１７６，３１７６，４１７６ 液体シール部、１８０ 磁気シール軸、１８２ 磁性螺子部、１９１ 第一シールギャップ、１９２ 第二シールギャップ、１９３ シールドギャップ、２００ 制御回路、３００ 位相調整機構、２１７８ 磁束ストッパ部、２１９４ ストッパギャップ、Ｇｍ 最小径方向幅、Ｍ 磁束、Ｒｃｒ 臨界レイノルズ数、Ｒｅ レイノルズ数

Claims (5)

1. 流体室（１１４）を内部に形成する筐体（１１０）と、
   非磁性液に磁性粒子が分散されてなり、前記流体室に封入されて通過磁束に応じて粘度が変化する磁気粘性流体（１４０）と、
   前記流体室の前記磁気粘性流体に磁束を通過させることにより、前記磁気粘性流体の粘度を可変制御する粘度制御手段（１５０，２００）と、
   軸方向において前記筐体を内外に貫通して一定方向に回転し、前記流体室において前記磁気粘性流体と接触することにより、前記磁気粘性流体の粘度に応じたブレーキトルクが入力されるブレーキ回転体（１３０）と、
   前記筐体及び前記ブレーキ回転体の間をシールするシール構造（１６０，２１６０，３１６０，４１６０）とを、
   備える流体ブレーキ装置であって、
   前記シール構造は、
   前記ブレーキ回転体に設けられ、前記ブレーキ回転体の回転方向に辿った場合に軸方向の前記筐体内部側から前記筐体外部側へ向かって遠ざかる雄螺子状に、外周側に突出する磁性螺子部（１８２）と、
   前記ブレーキ回転体の外周側を囲む姿勢で前記筐体に設けられ、前記流体室に連通するシールギャップ（１９１，１９２）を径方向において前記磁性螺子部との間に形成し、前記シールギャップを通じて前記磁性螺子部に磁束を案内する磁束ガイド部（１７４，１７５）と、
   前記ブレーキ回転体に外周側から接触する姿勢で前記筐体に設けられ、前記ブレーキ回転体との間を液密にシールする液体シール部（１７６，３１７６，４１７６）と、
   前記磁束ガイド部よりも軸方向の前記筐体外部側且つ前記液体シール部よりも軸方向の前記筐体内部側において、前記磁性螺子部の外周側を囲む姿勢で前記筐体に設けられ、前記シールギャップに連通する貯留ギャップ（１９２，１９３，２１９４）を径方向において前記磁性螺子部との間に形成する絞り部（１７５，１６４，２１７８）とを、
   有し、
   前記貯留ギャップの径方向幅は、前記貯留ギャップを流通する前記非磁性液のレイノルズ数を臨界レイノルズ数未満に抑える幅に、設定されることを特徴とする流体ブレーキ装置。
2. 前記シールギャップの径方向幅は、前記シールギャップを流通する前記非磁性液のレイノルズ数を前記臨界レイノルズ数未満に抑える幅に、設定されることを特徴とする請求項１に記載の流体ブレーキ装置。
3. 前記シール構造は、
   前記シールギャップとしての第一シールギャップ（１９１）を通じて前記磁性螺子部に磁束を案内する第一磁束ガイド部（１７４）と、
   前記第一磁束ガイド部よりも軸方向の前記筐体外部側において、前記磁性螺子部の外周側を囲む姿勢で前記筐体に設けられることにより、前記絞り部の少なくとも一部を構成し、前記第一シールギャップに連通する前記貯留ギャップとしての第二シールギャップ（１９２）を径方向において前記磁性螺子部との間に形成し、前記第二シールギャップを通じて前記磁性螺子部に磁束を案内する第二磁束ガイド部（１７５）とを、
   有することを特徴とする請求項１又は２に記載の流体ブレーキ装置。
4. 前記シール構造は、
   軸方向の前記第一磁束ガイド部と前記第二磁束ガイド部との間において、前記ブレーキ回転体の外周側を囲む姿勢で前記筐体に設けられ、前記第一磁束ガイド部及び前記第二磁束ガイド部から前記磁性螺子部に案内される磁束を発生する永久磁石部（１７２）と、
   前記永久磁石部の内周側において、前記ブレーキ回転体の外周側を囲む姿勢で前記筐体に設けられることにより、前記第二磁束ガイド部と共に前記絞り部の少なくとも一部を構成し、前記第一シールギャップ及び前記第二シールギャップに連通する前記貯留ギャップとしてのストッパギャップ（２１９４）を径方向において前記磁性螺子部との間に形成し、前記永久磁石部から前記磁性螺子部への磁束の短絡を規制する磁束ストッパ部（２１７８）を、
   有することを特徴とする請求項３に記載の流体ブレーキ装置。
5. 内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸（２）が開閉する動弁のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置であって、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体ブレーキ装置（１００）と、
   前記流体ブレーキ装置の前記筐体外部において前記ブレーキ回転体と連繋し、前記ブレーキ回転体へ入力される前記ブレーキトルクに応じて前記クランク軸及び前記カム軸の間の相対位相を調整する位相調整機構（３００）とを、備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。

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